Il flash di una stella in esplosione

Il flash di una stella in esplosione

Il luminoso flash dell’onda d’urto di una stella in esplosione – quello che gli astronomi chiamano “emersione dell’onda d’urto” – è stato ripreso per la prima volta in lunghezza d’onda ottica (luce visibile) dal telescopio cacciatore di pianeti della NASA, Kepler.

Un team scientifico internazionale guidato da Peter Garnavich, professore di astrofisica presso l’Università di Notre Dame nell’Indiana, ha analizzato la luce catturata da Kepler ogni 30 minuti per un periodo di tre anni da 500 galassie lontane, alla ricerca di qualcosa come 50 bilioni  (50.000 miliardi) di stelle.
Erano a caccia di segni di massicce esplosioni stellari note come supernove.

Nel 2011, due di queste stelle massicce, supergiganti rosse, sono esplose mentre Kepler stava osservando. Il primo colosso, KSN 2011a, è quasi 300 volte più grande del nostro Sole e si trova a soli 700 milioni di anni luce dalla Terra. Il secondo, KSN 2011D, è circa 500 volte più grande del nostro Sole e si trova a circa 1,2 miliardi di anni luce di distanza.

Il profilo di luminosità di un evento di supernova riferito a una scala dove 1 è la luminosità emessa dal Sole. Nell’inserto è mostrato l’effetto dell’onda d’urto, che dura in tutto circa 20 minuti. Grazie a Kepler è stato possibile vedere in diretta questo flash emesso dalla stella KSN 2011D. Crediti: NASA Ames/W. Stenzel

“Per avere un’idea delle loro dimensioni, l’orbita della Terra intorno al nostro Sole potrebbe stare comodamente all’interno di queste stelle colossali”, ha detto Garnavich. “Che sia un incidente aereo, un incidente d’auto o una supernova, riuscire a riprendere le immagini di improvvisi eventi catastrofici è estremamente difficile, ma estremamente utile per poterli comprendere. Ora l’osservazione costante di Kepler ha permesso agli astronomi di vedere, finalmente, l’onda d’urto di una supernova quando ha raggiunto la superficie di una stella”.

L’emersione dell’onda d’urto in sé è durata solo circa 20 minuti, cosicchè catturare questo flash di energia è una pietra miliare nell’indagine astronomica. “Per riuscire ad osservare un qualcosa che accade nel giro di minuti, come questo evento, occorre avere una camera che monitora il cielo in continuazione”, ha detto Garnavich.
Supernove come queste, di Tipo II, hanno origine quando la fornace interna di una stella esaurisce il combustibile nucleare causando il collasso del nucleo quando la gravità prende il sopravvento.

Le due supernove si combinano bene con i modelli matematici delle esplosioni di tipo II, a conferma delle teorie esistenti. Ma hanno anche mostrato quella che potrebbe rivelarsi una varietà inaspettata nei singoli dettagli di questi cataclismi stellari.

Mentre entrambe le esplosioni hanno prodotto uno choc energetico simile, nessuna fuoriuscita dell’onda d’urto è stata osservata nella stella più piccola delle due supergiganti. Gli scienziati pensano che questo sia probabilmente dovuto al fatto che la stella più piccola è circondata da gas, forse in quantità sufficiente a mascherare l’onda d’urto, quando questa ha raggiunto la superficie della stella.

“Questo è il mistero di questi risultati”, ha detto Garnavich. “Osservi due supernove e vedi due cose diverse. Questo è il massimo della diversità”. Capire la fisica di questi eventi violenti permette agli scienziati di comprendere meglio come i semi della complessità chimica e della vita stessa siano stati dispersi nello spazio e nel tempo nella nostra galassia.

“Gli elementi pesanti nell’Universo provengono da esplosioni di supernova. Ad esempio, tutto l’argento, il nichel e il rame sulla Terra e anche nei nostri corpi sono arrivati dall’agonia esplosiva delle stelle”, ha dichiarato Steve Howell, scienziato del progetto per le missioni Kepler e K2 della NASA, all’Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley. “La vita esiste grazie alle supernove.”

Garnavich fa parte di un gruppo di ricerca conosciuto come Kepler Extragalattic Survey o KEGS.
“Mentre Kepler ha aperto una finestra osservativa sullo sviluppo di questi eventi spettacolari, K2  terrà la porta spalancata all’osservazione di dozzine di supernove in più”, ha detto Tom Barclay, ricercatore all’Ames.”Questi risultati sono un anticipo allettante di quello che arriverà da K2!

Oltre all’Università di Notre Dame, il team KEGS comprende anche i ricercatori dell’Università del Maryland, l’Australian National University, in Australia, lo Space Telescope Science Institute a Baltimora, e l’University of California, a Berkeley.
Lo studio è stato accettato per la pubblicazione sulla rivista Astrophysical Journal.
[ Barbara Bubbi ]

Nell’immagine rappresentazione artistica del momento in cui una stella massiccia esplode in supernova

http://www.nasa.gov/feature/ames/Kepler/caught-for-the-first-time-the-early-flash-of-an-explod

Credit: NASA Ames, STScI/G. Bacon